基于遗传算法的快中子靶站束流引出优化设计

作     者：覃子倩 谭新建 张小东 潘清泉 刘霄 

作者机构：上海交通大学机械与动力工程学院 西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室 

出 版 物：《原子能科学技术》 (Atomic Energy Science and Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0827[工学-核科学与技术] 082701[工学-核能科学与工程] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(12305190 12075192) 

主　　题：靶站设计 遗传算法 蒙特卡罗模拟 屏蔽准直器 飞行时间法 

摘      要：为获得高能量分辨率的中子束流，本文对高重频中子源靶站进行了引出结构设计。以未碰撞中子数目、占比以及周围中子数目为目标函数，以靶与准直器的距离、准直器的内径和材料厚度以及真空管道的内径为参数变量，通过遗传算法与蒙特卡罗模拟耦合的方式对中子引出管道的结构组成进行了优化。结果表明，相较于初始方案，优化方案的周围总中子通量降低了3.6%，使用的准直器材料总厚度减小了约30%，真空管道的内径减小了7.17 cm，并提升了测量区域内0.8%的未碰撞中子占比。优化后整体结构的周围剂量率低于1μSv/h，满足剂量防护的要求，在距离靶5 m处管道中心直径50 mm范围内的中子通量相对均匀分布。